KR20050088817A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기의핸드오버에 따른 네트워크 재진입 시스템 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기의핸드오버에 따른 네트워크 재진입 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20050088817A KR1020040014335A KR20040014335A KR20050088817A KR 20050088817 A KR20050088817 A KR 20050088817A KR 1020040014335 A KR1020040014335 A KR 1020040014335A KR 20040014335 A KR20040014335 A KR 20040014335A KR 20050088817 A KR20050088817 A KR 20050088817A
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Abstract

본 발명은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서, 상기 타겟 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하고, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보와 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 송신한다. 그러면, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 타겟 기지국에서 송신하는 상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하고, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하여 최단 시간내에 신뢰성 있는 네트워트 재진입을 수행하는 것이 가능하게 된다.

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR NETWORK RE-ENTRY ACCORDING TO HANDOVER OF MOBILE SUBSCRIBER STATION IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 이동 가입자 단말기의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153) 중 MSS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MSS(130)은 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경되게 된다.
상기 도 1에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버(handover) 발생에 따른 타겟 기지국(Target BS)과의 네트워크 재진입(network re-entry) 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 타겟 기지국과의 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 MSS(200)는 서빙 기지국에서 타겟 기지국(250)으로 핸드오버를 하면, 상기 타겟 기지국(250)과 초기 레인징(initial ranging) 동작을 수행하여 다운링크(downlink) 및 업링크(uplink) 동기를 획득한 후 상기 타겟 기지국(250)과 대역폭 요구(BW-REQ: Bandwidth Request, 이하 'BW-REQ'라 칭하기로 한다) 랜덤 접속(random access)을 수행한다(211단계). 여기서, 상기 BW-REQ 랜덤 접속은 상기 MSS(200)가 상기 타겟 기지국(250)과 실제 통신을 수행하기 위해서 BW-REQ 메시지를 송신하기 위한 대역폭 할당을 요구하는 랜덤 접속이며, 경쟁 방식(contention-based) 방식으로 수행된다. 상기 BW-REQ 랜덤 접속이 성공하면 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)의 BW-REQ 랜덤 접속에 상응하여 상기 MSS(200)에 할당한 부호 분할 다중 접속(CDMA: Cdoe Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 할당 정보 엘리먼트(CMDA_Allocation_IE(Information Element))를 포함하는 UL(uplink)-MAP 메시지를 송신한다(213단계). 여기서, 상기 CDMA 할당 정보 엘리먼트에는 상기 MSS(200)가 상기 BE-REQ 메시지를 송신할 업링크 대역폭(uplink bandwidth)에 대한 정보가 포함되어 있다.
상기 타겟 기지국(250)으로부터 UL-MAP 메시지를 수신한 상기 MSS(200)는 상기 UL-MAP 메시지에 포함되어 있는 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 검출하고, 상기 CDMA 할당 정보 엘리먼트에 포함되어 있는 업링크 자원, 즉 업링크 대역폭을 사용하여 BW-REQ 메시지를 상기 타겟 기지국(250)으로 송신한다(215단계). 상기 MSS(200)로부터 BW-REQ 메시지를 수신한 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)의 데이터 송신을 위한 업링크 대역폭을 할당한다. 그리고, 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)의 데이터 송신을 위해 할당한 업링크 대역폭 정보를 포함하는 UL-MAP 메시지를 상기 MSS(200)로 송신한다(2171단계).
상기 타겟 기지국(250)으로부터 UL-MAP 메시지를 수신한 상기 MSS(200)는 상기 데이터 송신을 위해 할당된 업링크 대역폭을 인식하고, 상기 업링크 대역폭을 통해 상기 타겟 기지국(250)으로 가입자 단말기 기본 용량 협상 요구(SBC-REQ: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Request, 이하 'SBC-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(219단계). 여기서, 상기 SBC-REQ 메시지는 상기 MSS(200)가 상기 타겟 기지국(250)과 기본 용량에 대한 협상을 위해서 송신하는 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control) 메시지로서, 상기 SBC-REQ 메시지에는 상기 MSS(200)가 지원 가능한 변조(modulation) 및 코딩(coding) 방식에 대한 정보가 포함된다. 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)로부터 상기 SBC-REQ 메시지를 수신하고, 상기 수신한 SBC-REQ 메시지에 포함되어 있는 상기 MSS(200)가 지원 가능한 변조 및 코딩 방식을 확인한 후 상기 SBC-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 기본 용량 협상 응답(SBC-RSP: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Response, 이하 'SBC-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(221단계).
상기 SBC-RSP 메시지를 수신한 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 암호 키 관리 요구(PKM-REQ: Privacy Key Management Request, 이하 'PKM-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하기 위해 다시 상기에서 설명한 바와 같은 BW-REQ 랜덤 접속 동작과, BW-REQ 메시지 송신 및 상기 BW-REQ 메시지 송신에 상응하는 UL-MAP 메시지 수신 동작을 수행해야하는데, 즉 상기 MSS(200)는 223단계 내지 229단계까지의 동작을 수행해야만 하는데 이는 상기 211단계 내지 217단계와 동일한 동작이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이후 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 PKM-REQ 메시지를 송신한다(231단계). 여기서, 상기 PKM-REQ 메시지는 상기 MSS(200) 인증을 위한 MAC 메시지이며, 상기 MSS(200)의 고유 정보(certificate)를 포함한다. 상기 PKM-REQ 메시지를 수신한 상기 타겟 기지국(250)은 상기 PKM-REQ 메시지에 포함되어 있는 상기 MSS(200)의 고유 정보를 가지고 인증 서버(AS: Authentication Server)(도시하지 않음)와 인증을 수행한다. 상기 인증 결과 상기 MSS(200)가 인증된 MSS일 경우 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)에게 상기 PKM-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서 암호 키 관리 응답(PKM-RSP: Privacy Key Management Response, 이하 'PKM-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(233단계). 여기서, 상기 PKM-RSP 메시지에는 상기 MSS(200)에 할당된 인증키(AK: Authentication Key)와, 암호화키(TEK: Traffic Encryption Key)가 포함된다.
상기 PKM-RSP 메시지를 수신한 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 등록 요구(REG-REQ: Registration Request, 이하 'REG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하기 위해 다시 상기에서 설명한 바와 같은 BW-REQ 랜덤 접속 동작과, BW-REQ 메시지 송신 및 상기 BW-REQ 메시지 송신에 상응하는 UL-MAP 메시지 수신 동작을 수행해야하는데, 즉 상기 MSS(200)는 235단계 내지 241단계까지의 동작을 수행해야만 하는데 이는 상기 211단계 내지 217단계와 동일한 동작이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이후 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 REG-REQ 메시지를 송신한다(243단계). 여기서, 상기 REG-REQ 메시지에는 상기 MSS(200)의 MSS 등록 정보가 포함된다. 상기 REG-REQ 메시지를 수신한 상기 타겟 기지국(250)은 상기 REG-REQ 메시지에 포함되어 있는 MSS 등록 정보를 검출하여 상기 MSS(200)를 상기 타겟 기지국(250)에 등록시키고, 상기 MSS(200)로 상기 REG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 등록 응답(REG-RSP: Registration Response, 이하 'REG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(245단계). 여기서, 상기 REG-RSP 메시지에는 상기 등록된 MSS 등록 정보가 포함된다.
상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 타겟 기지국과의 네트워크 재진입 과정을 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 상기 도 2의 BW-REQ 랜덤 접속 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 도 2의 BW-REQ 랜덤 접속 동작을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 3을 설명하기에 앞서, 상기 도 2에서는 다수번의 BW-REQ 랜덤 접속 과정이 도시되어 있으나 여기서는 설명의 편의상 211단계의 BW-REQ 랜덤 접속 과정을 일 예로 하여 설명하기로 한다. 상기 도 3을 참조하면, 먼저 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 상기 BW-REQ 메시지를 송신하기 위한 레인징 코드(ranging code)를 송신한다(311단계)(Ranging Code for BW-REQ). 여기서, 상기 송신한 레인징 코드에 충돌이 발생할 경우, 즉 상기 MSS(200) 이외의 다른 MSS들이 상기 MSS(200)가 송신한 레인징 코드와 동일한 레인징 코드를 사용하여 충돌이 발생할 경우 상기 타겟 기지국(250)은 상기 MSS(200)의 레인징 코드 송신을 인식할 수 없다. 따라서, 상기 MSS(200)는 상기 레인징 코드를 송신하였음에도 불구하고 상기 타겟 기지국(250)으로부터 어떤 응답도 존재하지 않으므로 상기 레인징 코드 송신을 실패라고 인식하고 미리 설정되어 있는 백오프(backoff) 값을 대기한다(313단계). 여기서, 상기 백오프값은 TBEB(Truncated Binary Exponential Backoff) 알고리즘에 상응하게 결정된다.
그리고 나서, 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 다시 상기 BW-REQ 메시지를 송신하기 위한 레인징 코드를 송신하고(315단계), 이 레인징 코드 역시 충돌이 발생할 경우 다시 백오프값을 대기한다(317단계). 상기 백오프값을 대기한 상기 MSS(200)는 상기 타겟 기지국(250)으로 다시 상기 BW-REQ 메시지를 송신하기 위한 레인징 코드를 송신한다(319단계). 상기 319단계에서 송신한 레인징 코드를 상기 타겟 기지국(250)이 인식하게 되면 상기 타겟 기지국(250)은 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 상기 MSS(200)의 BW-REQ 랜덤 접속에 상응하여 상기 MSS(200)에 할당한 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 포함하는 UL-MAP 메시지를 송신하게 되는 것이다(213단계). 한편, 상기 도 3에서 상기 311단계에서 송신한 레인징 코드에 충돌이 발생하지 않았을 경우 상기 313단계 내지 319단계까지의 과정은 수행할 필요가 없음은 물론이다.
상기 도 3에서 설명한 바와 같이 상기 MSS가 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행할 경우 다수의 메시지들을 송신해야만 하는데, 상기 다수의 메시지들을 송신하기 위해서는 BW-REQ 랜덤 접속을 수행해야만 한다. 그러나, 상기 BW-REQ 랜덤 접속의 경우 경쟁 방식에 기반하므로 접속 지연이 발생할 수 있어, 상기 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 동작에 지연이 발생하게 된다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 네트워크 재진입 동작의 지연은 결과적으로 서비스 지연을 초래하여 서비스 품질을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버에 따른 네트워크 재진입을 수행하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 최소의 지연을 가지는 네트워크 재진입을 수행하는 동작 스테이트를 제어하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 신뢰성 있는 네트워크 재진입을 수행하는 MAC 메시지 송수신 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 타겟 기지국이 상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 타겟 기지국이 상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하는 과정과, 상기 네트워크 재진입 정보를 검출한 후, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 송신하는 과정과, 상기 응답 채널 정보를 송신한 후 상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버함을 감지하면, 상기 타겟 기지국으로부터 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 수신하는 과정과, 상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하는 과정과, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신한 후 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버함을 감지하면, 상기 타겟 기지국으로부터 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 수신하는 과정과, 상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보와, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 수신하는 과정과, 상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 수신한 후 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 요구 정보에 상응하게 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하고, 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 상기 이동 가입자 단말기로 송신하는 상기 타겟 기지국과, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 시스템은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하고, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보와 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 송신하는 상기 타겟 기지국과, 상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하고, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 시스템은; 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출한 후, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 송신하는 상기 타겟 기지국과, 상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보와, 응답 요구 정보를 수신하고, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 요구 정보에 상응하게 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 통신을 수행하는 중에 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)가 핸드오버(handover)할 경우 네트워크 재진입(network re-entry) 동작을 수행하는 방안을 제안한다. 그래서, 본 발명은 통신을 수행하는 중에 MSS가 핸드오버하는 경우 MSS가 최단 시간내에 신뢰성있게 네트워크 재진입을 수행하도록 하는 것이다. 또한, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중셀(multi-cell) 구조를 지원하여 MSS의 이동성을 지원하는 통신 시스템이다.
그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버 발생에 따른 네트워크 재진입(network re-entry) 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 MSS(400)는 서빙 기지국에서 타겟 기지국(450)으로 핸드오버를 하면, 상기 타겟 기지국(450)과 초기 레인징(initial ranging) 동작을 수행하여 다운링크(downlink) 및 업링크(uplink) 동기를 획득한다. 상기 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)가 별도로 가입자 단말기 기본 용량 협상 요구(SBC-REQ: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Request, 이하 'SBC-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하지 않아도 상기 MSS(400)로 기본 용량 협상 응답(SBC-RSP: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation Response, 이하 'SBC-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(411단계).
본 발명의 실시예에서는 MSS(400)가 상기 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 동작을 최단 시간내에 수행하도록 하기 위해 상기 MSS(400)가 상기 타겟 기지국(450)으로 요구 메시지들, 즉 SBC-REQ 메시지와, 암호 키 관리 요구(PKM-REQ: Privacy Key Management Request, 이하 'PKM-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지와, 등록 요구(REG-REQ: Registration Request, 이하 'REG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하지 않아도 상기 MSS(400)에 필요한 응답 메시지들, 즉 SBC-RSP 메시지와, 암호 키 관리 응답(PKM-RSP: Privacy Key Management Response, 이하 'PKM-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지와, 등록 응답(REG-RSP: Registration Response, 이하 'REG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다. 상기 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)로 SBC-RSP 메시지를 송신한 후 다시 PKM-RSP 메시지를 송신하고(413단계), 다시 REG-RSP 메시지를 송신한다(415단계).
여기서, 상기 SBC-RSP 메시지는 상기 MSS(400)가 지원 가능한 변조 및 코딩 방식에 대한 정보를 포함하며, 상기 PKM-RSP 메시지는 상기 MSS(400)에 할당된 인증키(AK: Authentication Key)와, 암호화키(TEK: Traffic Encryption Key)를 포함하며, 상기 REG-RSP 메시지는 상기 MSS(400)의 등록 정보를 포함한다. 상기 타겟 기지국(450)은 상기 MSS(400)가 핸드오버하기 이전의 서빙 기지국, 즉 서빙 기지국(도시하지 않음)으로부터 상기 SBC-RSP 메시지와, PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지에 포함하는 정보를 전달받는다.
즉, 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 핸드오버를 수행한 MSS가 네트워크 재진입 동작을 수행하기 위해서는 대역폭 요구(BW-REQ: Bandwidth Request, 이하 'BW-REQ'라 칭하기로 한다) 랜덤 접속(random access)을 수행하여 상기 SBC-REQ 메시지와, PKM-REQ 메시지와, REG-REQ 메시지를 송신해야만 하는데, 상기 BW-REQ 랜덤 접속의 경우 경쟁(contention-based) 방식에 기반하므로 접속 지연이 발생할 수 있어, 상기 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 동작에 지연이 발생하게 된다는 문제점이 있었다. 그래서, 본 발명에서는 상기 핸드오버를 수행하는 MSS가 상기 SBC-REQ 메시지와, PKM-REQ 메시지와, REG-REQ 메시지를 송신하지 않아도 상기 타겟 기지국이 상기 MSS로 SBC-RSP 메시지와, PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지를 송신함으로써 네트워크 재진입 동작의 지연 발생을 제거하는 것이다.
상기 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 네트워크 재진입 동작에 대해서 설명하였다. 상기 도 4에서 설명한 바와 같이 상기 타겟 기지국(450)이 상기 MSS(400)로부터 MSS가 상기 SBC-REQ 메시지와, PKM-REQ 메시지와, REG-REQ 메시지를 수신하지 않아도 상기 MSS(400)로 SBC-RSP 메시지와, PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지를 송신하기 위해서는 상기 타겟 기지국(450)과 서빙 기지국간에 상기 MSS(400)에 대한 정보를 별도의 절차를 수행하지 않고도 공유해야만 한다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 MSS(400)로부터 상기 PKM-REQ 메시지를 수신하지 않아도 상기 타겟 기지국(450)이 상기 PKM-RSP 메시지를 상기 MSS(400)로 송신하는 것을 가능하게 하도록 하기 위해 인증 동작 스테이트(state)를 새롭게 제안한다. 물론 상기 인증 동작 스테이트는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 인증 동작 스테이트와 기본적인 동작은 거의 동일하며, MSS의 핸드오버에 따라 별도의 인증 요구없이도, 즉 PKM-REQ 메시지의 송신이 없이도 상기 MSS에 상기 인증 정보를 전달하기 위한, 즉 PKM-RSP 메시지를 송신하기 위한 새로운 동작이 추가된다. 그러면, 여기서 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 인증 동작 스테이트 다이아그램을 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 인증 동작 스테이트 다이아그램을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 5를 설명하기에 앞서, 본 발명에서 제안하는 인증 동작 스테이트는 핸드오버 발생시 MSS의 인증 동작 스테이트를 인증 완료(AUTHORIZED, 이하 'AUTHORIZED'라 칭하기로 한다) 스테이트에서 인증 요구(AUTH REQUEST, 이하 'AUTH REQUEST'라 칭하기로 한다) 메시지의 송신없이, 즉 상기 PKM-REQ 메시지를 송신하지 않고도 재인증 대기(REAUTH WAIT, 이하 'REAUTH WAIT'라 칭하기로 한다) 스테이트로 천이하는 것을 가능하게 함으로써, 타겟 기지국이 인증 응답(AUTH REPLY)을 통해, 즉 PKM-RSP 메시지를 송신하여 재인증(RE-AUTHORIZATION) 동작을 수행할 수 있도록 제어한다. 따라서, 핸드오버에 따른 네트워크 재진입 동작을 수행하는 MSS는 경쟁 방식을 기반으로 하는 PKM-REQ 메시지를 송신하지 않아도 타겟 기지국으로부터 PKM-RSP 메시지를 수신할 수 있게 되어 네트워트 재진입 시간이 최소화된다. 또한, 상기 도 5에 도시되어 있는 인증 동작 스테이트의 다수의 스테이트들은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 인증 동작 스테이트의 스테이트들과 동일하며, 다만 핸드오버에 따른 동작만 상이해질 뿐임에 유의하여야 한다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 시작(START, 이하 'START'라 칭하기로 한다) 스테이트는 상기 인증 동작 스테이트의 초기 스테이트로서, 상기 START 스테이트에서는 어떠한 자원도 할당 및 사용되지 않는다. 한편, 상기 MSS가 SBC-REQ/SBC-RSP 메시지를 수신하여 서빙 기지국과 가입자 단말기 기본 용량 협상 절차를 완료하면 '통신 설립(COMMUNICATION ESTABLISHMENT, 이하 'COMMUNICATION ESTABLISHMENT'라 칭하기로 한다)'이벤트가 발생된다. 상기 MSS는 상기 COMMUNICATION ESTABLISHMENT 이벤트가 발생하면 인증 정보(AUTHENTICATON INFORMATION)와 AUTH REQUEST 메시지를 서빙 기지국으로 송신한 후 인증 대기(AUTH WAIT, 이하 'AUTH WAIT'라 칭하기로 한다) 스테이트로 천이하여 상기 서빙 기지국의 응답을 대기한다. 여기서, 상기 인증 정보는 상기 MSS가 생성될 때부터 고유하게 할당되는 키를 포함하여 상기 MSS를 구별할 수 있으며, 상기 AUTH REQUEST 메시지는 상기 MSS가 상기 서빙 기지국으로 인증을 요청하는 메시지이다.
한편, 상기 AUTH WAIT 스테이트에서 상기 MSS가 상기 서빙 기지국으로부터 인증키(AK: Authentication Key)를 포함하는 인증 응답(AUTH RPLY, 이하 'AUTH REPLY'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신하게 되면 상기 MSS는 상기 AUTH WAIT 스테이트에서 AUTHORIZED 스테이트로 천이한다. 만약, 상기 AUTH WAIT 스테이트에서 미리 설정한 설정 시간동안 상기 AUTH REPLY 메시지를 수신하지 못한다면(Timeout), 상기 MSS는 상기 송신한 인증 정보와 AUTH REQUEST 메시지를 상기 서빙 기지국으로 재송신한 후 상기 AUTH WAIT 스테이트로 천이한다. 만약, 상기 AUTH WAIT 스테이트에서 상기 AUTH REQUEST 메시지에 대한 응답으로 상기 서빙 기지국으로부터 인증 거부(AUTH REJECT, 이하 'AUTH REJECT'라 칭하기로 한다) 메시지를 수신하면, 인증 거부 대기(AUTH REJECT WAIT, 이하 'AUTH REJECT WAIT'라 칭하기로 한다) 스테이트로 천이하여 미리 설정한 설정 시간을 대기한 후 상기 START 스테이트로 천이한다.
한편, 상기 AUTHORIZED 스테이트는 상기 MSS가 인증키를 성공적으로 수신한 스테이트로서, 재인증 요구시, 혹은 현재 사용하고 있는 인증키의 운용 시간(LIFE TIME)이 종료되기 전에 항상 새로운 인증키를 수신해야하므로 미리 설정한 인증 유예 시간이 종료되면(AUTH GRACE TIMEOUT) 상기 AUTH REQUEST 메시지를 송신할 때 재인증 대기(REAUTH WAIT, 이하 'REAUTH WAIT'라 칭하기로 한다) 스테이트로 천이한다. 상기 REAUTH WAIT 스테이트는 상기 AUTHORIZED 스테이트에서 재인증을 요구할 때마다 천이되는 스테이트이다. 상기 REAUTH WAIT 스테이트에서 미리 설정된 설정 시간 동안 AUTH REPLY 메시지를 수신하지 못할 경우 상기 MSS는 상기 AUTH REQUEST 메시지를 상기 서빙 기지국으로 재송신한 후 상기 REAUTH WAIT 스테이트에 머무르게 된다. 만약 상기 REAUTH WAIT 스테이트에서 상기 MSS가 상기 서빙 기지국으로부터 AUTH REPLY 메시지를 수신하면 상기 AUTHORIZED 스테이트로 천이한다.
만약, 상기 REAUTH WAIT 스테이트에서 상기 서빙 기지국으로부터 수신한 AUTH REQUEST 메시지나 AUTH REJECT 메시지가 유효하지 않다면, 상기 MSS는 인증에 사용된 인증키를 송신한 후 상기 REAUTH WAIT 스테이트로 천이한다. 또한, 상기 AUTH REJECT 메시지는 그 인증 거부 이유를 에러 코드에 포함시켜 송신하는데, 상기 에러 코드가 영구적인 이유를 나타낼 경우 상기 MSS는 침묵(SILENT, 이하 'SILENT'라 칭하기로 한다) 스테이트로 천이한다. 상기 에러 코드가 영구적인 이유를 나타내지 않을 경우 상기 MSS는 상기 AUTH REJECT WAIT 스테이트로 천이한다.
한편, 상기 SILENT 스테이트에서 상기 MSS는 상기 서빙 기지국과 데이터를 송수신할 수는 없지만 상기 서빙 기지국으로부터 수신한 영구적인 AUTH REJECT 메시지에 대한 제어 응답 메시지는 송신할 수 있다.
상기에서 설명한 인증 동작 스테이트에서의 MSS의 동작은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 인증 동작 스테이트에서의 MSS의 동작과 동일하다. 즉, 일반적으로 서빙 기지국과 통신을 수행하는 MSS는 상기 AUTHORIZED 스테이트에 존재하게 된다. 상기 AUTHORIZED 스테이트에서 상기 MSS가 핸드오버를 수행하게 되면 상기 MSS는 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 지시(HO-IND: Handover-Indication, 이하 'HO-IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하여 상기 서빙 기지국과의 연결을 해제한 후 타겟 기지국과의 연결을 새롭게 셋업하게 된다. 이 과정에서 상기 MSS는 상기 타겟 기지국과의 재인증 동작을 수행하게 되는데, 이는 PKM-REQ 메시지와 PKM-RSP 메시지 송수신을 통해 이루어진다. 여기서, 상기 PKM-REQ 메시지를 통해 상기 타겟 기지국으로 전달되는 정보는 상기 서빙 기지국으로부터 상기 타겟 기지국으로 전달되는 것이 가능하기 때문에, 상기 MSS는 상기 PKM-REQ 메시지를 별도로 송신할 필요가 없게 된다. 또한, 상기 서빙 기지국과 MSS가 사용하고 있던 인증키와 다수의 암호화키(TEK: Traffic Encryption Key)들 역시 상기 서빙 기지국으로부터 타겟 기지국으로 전달되는 것이 가능하기 때문에, 상기 MSS는 상기 타겟 기지국으로 상기 PKM-REQ 메시지를 별도로 송신할 필요가 없게 된다.
한편, 상기 인증키와 다수의 암호화키들을 재사용하기 위해서는 상기 MSS와 서빙 기지국간에 상기 인증키와 다수의 암호화키들을 관리하기 위해 사용하고 있는 보안 연합 식별자(SAID: Security association Identifier, 이하 'SAID'라 칭하기로 한다)를 상기 MSS와 타겟 기지국에서 사용할 수 있는 SAID로 교환하여야하고, 상기 SAID의 교환은 상기 타겟 기지국이 하기 표 1과 같이 SAID 교환(substitution)( 이하 'SAID substitution'이라 칭하기로 한다) 정보를 상기 PKM-RSP 메시지에 포함시켜 상기 MSS로 송신함으로써 통보하는 것이 가능하다.
상기 표 1에서, 관리 메시지 타입(Management Message Type) 영역은 송신되는 메시지의 타입에 대한 정보를 포함하며, 본 발명의 실시예는 상기 관리 메시지 타입을 '9'로 설정하여 PKM-RSP메시지 임을 나타낸다. PKM 메시지 코드(PKM message code) 영역은 상기 PKM 메시지의 유형에 대한 정보를 포함한다. 상기 PKM 메시지 코드 영역은 다수의 코드값을 가질 수 있으며, 특히 본 발명의 실시예에에 따른 SAID substitution을 나타내기 위해 일반적인 PKM-RSP 메시지의 PKM 메시지 코드들중 현재 사용하지 않고 있는 임의의 한 코드, 일 예로 '15'를 상기 PKM 메시지 코드 영역에 표기한다. 또한, PKM 식별자(PKM identifier) 영역은 MSS가 송신하는 PKM-REQ 메시지와 쌍(pair)으로 관리하기 위한 식별자로서, 본 발명의 실시예에서는 상기 MSS가 상기 타겟 기지국으로 상기 PKM-REQ 메시지를 송신하지 않으므로 상기 PKM 식별자 영역은 '0'값을 가진다. 또한, SAID substitution 개수(Number of SAID substitution) 영역은 본 발명에서 새롭게 제안하는 영역으로서 서빙 기지국에서 사용하고 있던 SAID, 즉 기존 SAID(OLD SAID)와, 타겟 기지국에서 상기 기존 SAID와 교환하여 사용해야하는 SAID, 즉 신규SAID(NEW SAID)의 쌍의 개수를 나타낸다. 즉, 상기 표 1에서 PKM 메시지 코드 영역이 '15'라는 값으로 표기되어 있을 경우 상기 MSS는 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오버함에 따라 SAID가 변화함을 인지하게 되며, 또한 SAID substitution 개수 영역에 표기되어 있는 기존 SAID와 신규 SAID를 인식할 수 있게 된다.
상기 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 인증 동작 스테이트에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 메시지의 헤더(header) 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MAC 메시지의 헤더 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 6을 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하는 MAC 메시지는 MAC 헤더 영역과 관리 페이로드(MANAGEMENT PAYLOAD) 영역으로 구성되며, 본 발명의 실시예에서는 상기 MAC 헤더 영역을 새롭게 제안하기로 하는 것이다. 상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 MAC 헤더 영역은 1비트 HT(Header Type) 영역과, 1비트 EC(Encryption Control) 영역과, 6비트 TYPE 영역과, 1비트 RSV(Reserved) 영역과, 1비트 CI(CRC Indicator) 영역과, 2비트 EKS(Encryption Key Sequence) 영역과, 1비트 RSV 영역과, 3비트 LEN(Length) MSB(most significant) 영역과, 8비트 LEN LSB(least significant) 영역과, 8비트 CID(Connection Identifier) MSB 영역과, 8비트 CID LSB 영역과, 8비트 HCS(Header Check Sequence) 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MAC 헤더의 각 영역은 하기 표 2와 같은 값을 나타낸다.
한편, 상기에서 설명한 MAC 헤더 영역은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MAC 헤더 영역과 동일하며, 본 발명의 실시예에서는 상기 6비트의 TYPE 영역과 1비트의 RSV 영역을 결합하여 새로운 7비트의 신규 타입(NEW TYPE) 영역을 제안한다. 여기서, 본 발명에서 제안하는 7비트 NEW TYPE 영역은 하기 표 3과 같은 값을 나타낸다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이 상기 NEW TYPE 영역의 각 비트들의 값은 다수의 서브 헤더(sub-header)들의 존재 여부를 나타낸다. 여기서, 상기 서브 헤더들 각각은 필요할 경우 상기 MAC 메시지에 포함될 수 있으며, 각각 상이한 역할을 수행한다. 그러면 여기서, 상기 NEW TYPE 영역의 각 비트들에 대해서 설명하기로 한다.
첫 번째로, MSB인 비트 #6은 Mesh 서브 헤더 영역의 존재 여부를 나타내는 비트로서, 네트워크 구조(network architecture)가 Mesh mode일 때는 항상 사용된다. 두 번째로, 비트 #5는 자동 재송신(ARQ: Automatic Retransmission Request, 이하 'ARQ'라 칭하기로 한다) 피드백 페이로드(ARQ Feedback Payload, 이하 'ARQ Feedback Payload'라 칭하기로 한다) 영역의 존재 여부를 나타내는 비트로서, 상기 ARQ Feedback Payload는 각 연결(connection, 이하 'connection'이라 칭하기로 한다)에 관한 ACK 정보를 포함한다.
세 번째로, 비트 #4는 확장 타입(Extended Type) 영역의 존재 여부를 나타내는 비트로서, 상기 비트 #4가 1로 표기되면 해당 connection에 ARQ 방식을 적용해야함을 나타내며, 상기 비트 #4가 0으로 표기되면 해당 connection에 ARQ 방식을 적용할 필요가 없음을 나타낸다. 네 번째로, 비트 #3은 조합 서브 헤더(Packing sub-header) 영역의 존재 여부를 나타내는 비트이다. 상기 조합 서브 헤더는 다수의 MAC-서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit)을 조합하여 1개의 MAC-프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit)을 생성하기 위해 상기 MAC-SDU들 각각을 구별하기 위해 사용된다.
다섯 번째로, 비트 #2는 분해 서브 헤더(Fragmentation sub-header) 영역의 존재 여부를 나타내는 비트이다. 상기 분해 서브 헤더는 하나의 MAC-SDU를 다수의 MAC-PDU들로 분해(fragmentation)할 때 사용되며 상기 분해 정보를 포함한다. 여기서, 상기 조합 서브 헤더와 분해 서브 헤더는 모두 시퀀스(sequence) 정보를 포함하는데, 이는 패킷 손실시 ARQ 방식을 적용하기 위해 사용된다. 여섯 번째로, 비트 #1은 업링크(uplink)의 경우에는 승인 관리 서브 헤더(Grant Management sub-header) 영역의 존재 여부를 나타내며, 다운링크(downlink)일 경우에는 ARQ_ACK 할당 서브 헤더(ARQ_ACK allocation sub-header) 영역의 존재 여부를 나타낸다. 여기서, 상기 승인 관리 서브 헤더는 상기 MSS가 기지국에게 대역폭을 요구할 때 사용된다. 또한, 상기 ARQ_ACK 할당 서브 헤더는 상기 ARQ_ACK 할당 서브 헤더내의 위치 필드가 나타내는 위치에서 해당 MAC 메시지에 대한 ACK 정보를 송신하도록 지시하기 위해 사용된다.
마지막으로, LSB인 비트 #0은 관리 메시지 응답 할당 서브 헤더(MMAASH: Management Message ACK Allocation Sub-Header, 이하 'MMAASH'라 칭하기로 한다) 영역의 존재 여부를 나타내는 비트로서, 상기 비트 #0이 '1'로 설정되면 상기 MAC 메시지의 상기 MAC 헤더 영역에 연접하여 하기 표 4와 같은 MMAASH 영역이 존재함을 나타낸다.
상기 표 4에서 프레임 오프셋(Frame Offset)은 MMAASH가 송신되는 프레임을 기준으로 ACK 송신을 위한 자원 할당이 이루어지는 프레임까지의 오프셋을 나타내며, 할당 오프셋(Allocation Offset)은 UL-MAP의 UIUC(Uplink Interval Usage Code; 이하 'UIUC'라 한다) = 0인 버스트 프로파일(Burst Profile)로 할당되는 ACK 채널 구간의 시작 시점으로부터의 오프셋을 나타내며, 할당 슬럿들의 개수(No. of Allocation Slots)는 상기 MSS의 ACK 송신을 위해 할당되는 슬럿들의 개수를 나타낸다.
한편, 상기 MMAASH는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 ARQ_ACK 할당 서브 헤더와 동일한 방식으로 동작한다. 단, 상기 MMAASH는 ARQ 방식이 적용되지 않는 관리 메시지에 사용된다는 점과 할당 슬럿들의 개수 영역을 추가적으로 포함한다는 면에서 상이하다. 하기에서 설명할 관리 메시지 응답(MM-ACK: Management Message-ACKnowledge) 메시지나 혹은 상기 ARQ_ACK 메시지의 길이가 가변적일 수 있기 때문에 기지국의 스케쥴러(scheduler)는 ACK 메시지 수신을 대기하는 MAC-PDU 들의 개수를 고려하여 상기 할당 슬럿들의 개수 영역을 통해 ACK 채널의 자원 할당량을 상기 MSS에게 통보하는 것이다.
한편, 상기 UL-MAP의 UIUC=0인 버스트 프로파일로 할당되는 ACK 채널 상에서 상기 MMAASH에 의해 표시되는 위치에 송신되는 상기 MM-ACK 메시지 구조는 하기 표 5와 같다.
상기 표 5에서 예약(Reserved, 이하 'Reserved'라 칭하기로 한다) 영역은 추후 사용을 위해 예약해 놓은 영역이며, Number of ACK Maps 필드는 하기에서 설명할 ACK Map의 개수를 나타내는 영역이다. 여기서, 상기 ACK Map은 8비트의 메시지 타입(Message Type) 영역과 8비트의 분해 시퀀스 번호(FSN: Fragment sequence number, 이하 'FSN'이라 칭하기로 한다) Map 영역로 구성된다. 상기 메시지 타입 영역은 확인 응답의 대상인 관리 메시지의 타입을 나타내고, 상기 FSN Map 영역은 비트맵으로서 MSB부터 LSB는 각각 0부터 7까지의 FSN을 가지는 MAC-PDU의 수신 여부를 나타낸다. 즉, MSB가 0이면 FSN=0인 MAC-PDU를 수신하지 못함을 표시하고, LSB가 1이면 FSN=7인 MAC-PDU를 정상적으로 수신하였음을 표시한다. 만약, 분해되지 않는 관리 메시지의 확인 응답은 FSN Map을 11111111로 표시한다.
그러면 여기서 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 MM-ACK 메시지 송신을 위한 자원 할당 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MM-ACK 메시지 송신을 위한 자원 할당 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 7을 설명하기에 앞서, 상기 OFDMA 방식에 시분할 다중(TDD: Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 방식이 TDD OFDMA 방식이며, 상기 TDD OFDMA 방식을 사용하여 데이터를 송신할 경우 OFDM 심벌들 각각은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 구성하는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 통해 미리 설정되어 있는 서브 채널(sub-channel)들을 통해 송신된다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 상황에 따라 미리 설정된 개수의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 의미한다.
또한, 기지국은 미리 설정된 개수의 서브 채널들과 OFDM 심볼들로 다운링크 서브 프레임(downlink sub-frame) 및 업링크 서브 프레임(uplink sub-frame)을 구성한다. 한편, 상기 OFDM 방식을 사용할 경우의 프레임 구조는 소정 OFDM 심볼에서 전체 서브 캐리어 구간을 하나의 MSS가 사용한다는 점에서 상기 OFDMA 방식을 사용할 경우의 프레임 구조와 차이가 있다. 또한, 상기 OFDM 방식을 사용할 경우의 프레임 구조는 단일 캐리어(SC: Single Carrier) 방식을 사용할 경우의 프레임 구조와 단일 캐리어를 사용한다는 점에서 차이가 있을 뿐이다.
상기 도 7을 참조하면, 가로축은 OFDM 심볼 번호(OFDM symbol number)를 나타내며, 세로축은 서브 채널 번호(sub-channel number)를 나타낸다. 상기 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 1개의 OFDMA 프레임은 다수개(일 예로 9개)의 OFDM 심벌들로 구성되는 다운링크 서브-프레임과 다수개(일 예로 6개)의 OFDM 심볼들로 구성되는 업링크서브-프레임으로 구성된다. 또한, 상기 1개의 OFDM 심벌은 다수개(일 예로 M개)의 서브 채널들로 구성된다. 한편, 상기 다운링크 프레임 구조는 1개의 OFDMA 프레임마다 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지들을 포함한다.
상기 도 7에서는 상기 UL-MAP 메시지를 통해 현재 업링크 서브-프레임에서 UIUC = 0인 버스트 프로파일을 가지는 ACK 채널을 서브 채널 M-1의 모든 OFDM 심벌들로 할당한다. 그리고, 다운링크로 유니캐스트(unicast)되는 관리 메시지, 즉 MAC 메시지에 MMAASH를 포함시켜 송신하고, 상기 MMAASH에 현재 프레임에 할당되어 있는 ACK 채널 상에서 두 번째 ACK 슬럿 및 세 번째 ACK 슬럿을 사용하도록 하고 있다. 여기서, 1개의 ACK 슬럿은 1개의 OFDM 심벌과 동일한 시구간을 가진다고 가정하기로 한다.
한편, 상기 MSS는 상기 MAC 메시지를 정상적으로 수신하였을 경우 상기 MSS 자신에게 할당된 ACK 채널의 ACK 슬럿을 통해 MM-ACK 메시지를 송신하고 되고, 상기 MAC 메시지를 정상적으로 수신하지 못했을 경우 상기 MSS는 상기 MM-ACK 메시지를 송신할 수 없게 된다. 이렇게, 상기 MAC 메시지를 송신한 후 해당 ACK 슬럿에서 MSS로부터 MM-ACK 메시지가 수신되지 않을 경우 사이 기지국은 상기 MSS가 상기 MAC 메시지를 정상적으로 수신하지 못했음을 인식하게 되어 상기 MAC 메시지를 상기 기지국으로 재송신하게 된다.
상기 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MM-ACK 메시지 송신을 위한 자원 할당 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 MM-ACK 메시지 송신 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802,16e 통신 시스템에서 MSS의 MM-ACK 메시지 송신 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 811단계에서 MSS는 기지국으로부터 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지를 수신하게 되고, 상기 수신한 DL-MAP 메시지와, UL-MAP 메시지를 분석하여 상기 기지국으로부터 MSS 자신에게 송신되는 정보의 위치를 해석하고, 또한 ACK 슬럿이 할당되어 있는지와, 상기 ACK 슬럿이 할당되어 있을 경우 그 위치 정보를 해석한 후 813단계로 진행한다. 상기 813단계에서 상기 MSS는 상기 DL-MAP 메시지를 분석한 결과를 사용하여 MSS 자신을 타겟으로 하는 MAC 메시지만을 수신하여 오류 검사 및 복호화등의 전처리(pre-processing)를 수행한 후 815단계로 진행한다. 상기 815단계에서 상기 MSS는 상기 전처리한 MAC 메시지에서 MAC 헤더를 검출한 후 817단계로 진행한다. 상기 817단계에서 상기 MSS는 상기 MAC 헤더의 NEW TYPE의 LSB인 비트 #0이 1의 값을 가지는지를(NEW TYPE BIT #0(LSB) == 1) 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MAC 헤더의 NEW TYPE의 LSB인 비트 #0이 1의 값을 가지지 않을 경우 상기 MSS는 825단계로 진행한다. 상기 825단계에서 상기 MSS는 상기 MAC 메시지에 MMAASH가 포함되어 있지 않음으로 인식하고 기존 방식에서와 동일하게 상기 수신한 MAC 메시지를 해석한 후 종료한다.
상기 817단계에서 검사 결과 상기 MAC 헤더의 NEW TYPE의 LSB인 비트 #0이 1의 값을 가질 경우 상기 MSS는 819단계로 진행한다. 상기 819단계에서 상기 MSS는 상기 MAC 헤더의 NEW TYPE의 LSB인 비트 #0이 1의 값을 가지므로 상기 MAC 메시지에 MMAASH가 포함되어 있음으로 인식하고, 상기 MMAASH를 검출 및 해석한 후 821단계로 진행한다. 상기 821단계에서 상기 MSS는 상기 수신한 MAC 메시지를 해석한 후 823단계로 진행한다. 상기 823단계에서 상기 MSS는 상기 MMAASH에서 지정하는 ACK 타임 슬럿의 위치에서 MM-ACK 메시지를 송신한 후 종료한다.
상기 도 8에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802,16e 통신 시스템에서 MSS의 MM-ACK 메시지 송신 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802,16e 통신 시스템에서 기지국의 MM-ACK 메시지 수신 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 MM-ACK 메시지 수신 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 기지국은 MSS가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후, 상기 할당한 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 UL-MAP 메시지에 포함시켜 송신한 후 913단계로 진행한다. 상기 913단계에서 상기 MSS는 상기 MMAASH를 포함한 MAC 메시지를 생성한 후 915단계로 진행한다. 여기서, 상기 MMAASH는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 MSS가 상기 MM-ACK 메시지를 송신하기 위한 ACK 타임 슬럿 등에 대한 정보가 포함된다. 상기 915단계에서 상기 기지국은 상기 생성한 MAC 메시지를 상기 MSS로 송신한 후 917단계로 진행한다. 상기 917단계에서 상기 MSS는 상기 MMAASH에 할당한 ACK 타임 슬럿에서 상기 MSS로부터 MM-ACK 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MMAASH에 할당한 ACK 타임 슬럿에서 상기 MSS로부터 MM-ACK 메시지가 수신될 경우 상기 기지국은 상기 송신한 MAC 메시지가 정상적으로 송신되었음으로 인식하고 종료한다.
한편, 상기 917단계에서 상기 검사 결과 상기 MMAASH에 할당한 ACK 타임 슬럿에서 상기 MSS로부터 MM-ACK 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 MSS는 919단계로 진행한다. 상기 919단계에서 상기 MSS는 다시 상기 MSS가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후, 상기 할당한 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 UL-MAP 메시지에 포함시켜 송신한 후 921단계로 진행한다. 상기 921단계에서 상기 MSS는 상기 MMAASH를 포함한 MAC 메시지를 재생성한 후 923단계로 진행한다. 여기서, 상기 MMAASH는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 MSS가 상기 MM-ACK 메시지를 송신하기 위한 ACK 타임 슬럿 등에 대한 정보가 포함된다. 상기 923단계에서 상기 MSS는 상기 재구성한 MAC 메시지를 송신한 후 종료한다.
상기 도 9에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 MM-ACK 메시지 수신 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생시 네트워크 재진입 동작에 따른 MAC 메시지 재송신 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생시 네트워크 재진입 동작에 따른 MAC 메시지 재송신 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 10을 참조하면, 먼저 타겟 기지국(1050)은 MSS(1000)가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후 그 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 포함시켜 UL-MAP 메시지를 송신한다(1011단계). 이후, 상기 타겟 기지국(1050)은 MAC 메시지_A에 MMAASH를 포함시켜 상기 MSS(1000)로 송신한다(1013단계). 여기서, 상기 MAC 메시지_A에는 MMAASH가 포함되어 있으며, 상기 MAC 메시지_A가 송신되는 프레임과 동일한 프레임에 정의되어 있는 ACK 채널의 ACK 타임 슬럿을 통해 상기 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 하고 있다. 또한, 상기 MAC 메시지_A는 SBC-RSP 메시지를 포함하고 있으며, 상기 MAC 메시지_A의 구조를 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 11은 도 10의 MAC 메시지_A의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 11을 참조하면, 상기 MAC 메시지_A는 MAC 헤더 영역과, MMAASH 영역과, SBC-RSP 페이로드(SBC-RSP PAYLOAD) 영역과, CRC(Cyclic Redundancy Check) 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MAC 메시지_A는 MMAASH 영역을 포함하므로 상기 MAC 헤더 영역의 TYPE, 즉 NEW TYPE 값은 0000001로 표기된다. 또한, 상기 도 11에 도시하지는 않았으나 상기 MMAASH 영역의 프레임 오프셋 영역은 00으로 표기되어 상기 MSS(100)가 상기 MAC 메시지_A가 송신되는 프레임에 할당된 ACK 채널을 사용하여 MM-ACK 메시지, 즉 MM-ACK_A 메시지를 송신하도록 제어한다. 여기서, 상기 MM-ACK_A 메시지는 상기 MAC 메시지_A에 대한 MM-ACK 메시지를 나타낸다.
한편, 상기 MSS(1000)는 상기 타겟 기지국(1050)으로부터 MAC 메시지_A를 정상적으로 수신하고, 상기 MAC 메시지_A를 정상적으로 수신함을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위해 상기 MAC 메시지_A의 MMAASH에서 지정한 ACK 타임 슬럿에서 MM-ACK_A 메시지를 상기 타겟 기지국(1050)으로 송신한다(1015단계). 여기서, 상기 MM-ACK_A 메시지의 구조를 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 12는 도 10의 MM-ACK_A 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 12를 참조하면, 상기 MM-ACK_A 메시지는 상기 MAC 메시지_A를 정상적으로 수신하였음을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위한 메시지로서, Reserved 영역과, Number of ACK Maps 영역과, Message Type 영역과, ACK Map 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MM-ACK_A 메시지의 Number of ACK Maps 영역은 00으로, Message Type 영역은 00011011로, ACK Map 영역은 11111111로 표기되어 상기 MAC 메시지_A에 대한 ACK Map을 포함하고, Message Type이 27인 MAC 메시지_A, 즉 SBC-RSP 메시지에 대해 성공적으로 수신하였음을 응답하는 것이다.
한편, 상기 MM-ACK_A 메시지를 수신함에 따라 상기 타겟 기지국(1050)은 상기 MSS(1000)가 상기 송신한 MAC 메시지_A를 정상적으로 수신하였음을 인식하고 MSS(1000)가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후 그 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 포함시켜 UL-MAP 메시지를 송신한다(1017단계). 이후, 상기 타겟 기지국(1050)은 MAC 메시지_B에 MMAASH를 포함시켜 상기 MSS(1000)로 송신한다(1019단계). 여기서, 상기 MAC 메시지_B에도 MMAASH가 포함되어 있으며, 상기 MAC 메시지_B가 송신되는 프레임과 동일한 프레임에 정의되어 있는 ACK 채널의 ACK 타임 슬럿을 통해 상기 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 하고 있다. 또한, 상기 MAC 메시지_B는 PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지를 포함하고 있으며, 상기 MAC 메시지_B의 구조를 도 13을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 13은 도 10의 MAC 메시지_B의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 13을 참조하면, 상기 MAC 메시지_B는 MAC 헤더 영역과, MMAASH 영역과, PSH(Packing SubHeader) 영역과, PKM-RSP 페이로드(PKM-RSP FRAGMENT #3) 영역과, PSH 영역과, REG-RSP 페이로드(REG-RSP FRAGMENT #1) 영역과, CRC 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MAC 메시지_B는 MMAASH 영역을 포함하고, 상기 PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지를 패킹한 MAC 메시지임을 나타내기 위해 상기 MAC 헤더 영역의 TYPE, 즉 NEW TYPE 값은 0000101로 표기된다. 또한, 상기 MAC 메시지_B에 패킹된 PKM-RSP 메시지와, REG-RSP 메시지는 분해된 메시지들이므로, 즉 상기 PKM-RSP 메시지는 분해된 메시지들중 3번째 메시지이며, REG-RSP 메시지는 분해된 메시지들중 1번째 메시지이므로 각 PSH 영역에의 FC 값 및 FSN 값이 상기 도 13에 도시한 바와 같이 기재되는 것이다.
한편, 상기 MSS(1000)는 상기 타겟 기지국(1050)으로부터 MAC 메시지_B를 정상적으로 수신하고, 상기 MAC 메시지_B를 정상적으로 수신함을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위해 상기 MAC 메시지_B의 MMAASH에서 지정한 ACK 타임 슬럿에서 MM-ACK_B 메시지를 상기 타겟 기지국(1050)으로 송신한다(1021단계). 여기서, 상기 MM-ACK_B 메시지의 구조를 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 14는 도 10의 MM-ACK_B 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 14를 참조하면, 상기 MM-ACK_B 메시지는 상기 MAC 메시지_B를 정상적으로 수신하였음을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위한 메시지로서, Reserved 영역과, Number of ACK Maps 영역과, Message Type 영역과, ACK Map 영역과, Message Type 영역과, ACK Map 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MM-ACK_B 메시지의 Number of ACK Maps 영역은 01로 표기하여 2개의 Message Type 영역과, ACK Map 영역을 포함하고 있음을 나타내내고, 첫 번째 Message Type 영역은 00001010로, 첫 번째 ACK Map 영역은 00000111로 표기하여 Message Type이 10인 MAC 메시지_B, 즉 PKM-RSP 메시지에 대해 성공적으로 수신하였음을 응답하고, 두 번째 Message Type 영역은 00000111로, 두 번째 ACK Map 영역은 00000001로 표기하여 Message Type이 7인 MAC 메시지_B, 즉 REG-RSP 메시지에 대해 성공적으로 수신하였음을 응답한다.
한편, 상기 MM-ACK_B 메시지를 수신함에 따라 상기 타겟 기지국(1050)은 상기 MSS(1000)가 상기 송신한 MAC 메시지_B를 정상적으로 수신하였음을 인식하고 MSS(1000)가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후 그 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 포함시켜 UL-MAP 메시지를 송신한다(1023단계). 이후, 상기 타겟 기지국(1050)은 MAC 메시지_C에 MMAASH를 포함시켜 상기 MSS(1000)로 송신한다(1025단계). 여기서, 상기 MAC 메시지_C에도 MMAASH가 포함되어 있으며, 상기 MAC 메시지_C가 송신되는 프레임과 동일한 프레임에 정의되어 있는 ACK 채널의 ACK 타임 슬럿을 통해 상기 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 하고 있다. 또한, 상기 MAC 메시지_C는 REG-RSP 메시지를 포함하고 있으며, 상기 MAC 메시지_C의 구조를 도 15를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 15는 도 10의 MAC 메시지_C의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 15를 참조하면, 상기 MAC 메시지_C는 MAC 헤더 영역과, FSH(Fragmentation SubHeader) 영역과, MMAASH 영역과, REG-RSP 페이로드(REG-RSP FRAGMENT #2) 영역과, CRC 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MAC 메시지_C는 MMAASH 영역을 포함하고, 분해된 REG-RSP 메시지를 포함하는 MAC 메시지임을 나타내기 위해 상기 MAC 헤더 영역의 TYPE, 즉 NEW TYPE 값은 0001001로 표기된다. 또한, 상기 MAC 메시지_C에 포함된 REG-RSP 메시지는 분해된 메시지들중의 두 번째이자 마지막 메시지이므로 상기 FSH 영역에의 FC 값 및 FSN 값이 상기 도 15에 도시한 바와 같이 기재되는 것이다.
한편, 상기 MAC 메시지_C를 송신한 후 해당 ACK 타임 슬럿에서 상기 MSS(1000)로부터 상기 MAC 메시지_C에 대한 응답 메시지인 MM-ACK_C 메시지가 수신되지 않으면, 상기 타겟 기지국(1050)은 상기 MSS(1000)가 상기 MAC 메시지_C를 정상적으로 수신하지 못했음으로 인식하게 된다. 따라서, 상기 타겟 기지국(1050)은 MSS(1000)가 MM-ACK 메시지를 송신할 수 있도록 ACK 타임 슬럿을 할당한 후 그 ACK 타임 슬럿에 대한 정보를 포함시켜 UL-MAP 메시지를 송신한다(1027단계). 이후, 상기 타겟 기지국(1050)은 상기 MAC 메시지_C를 상기 MSS(1000)로 재송신하게 된다(1029단계). 상기 MSS(1000)는 상기 타겟 기지국(1050)으로부터 MAC 메시지_C를 정상적으로 수신하고, 상기 MAC 메시지_C를 정상적으로 수신함을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위해 상기 MAC 메시지_C의 MMAASH에서 지정한 ACK 타임 슬럿에서 MM-ACK_C 메시지를 상기 타겟 기지국(1050)으로 송신한다(1031단계). 여기서, 상기 MM-ACK_C 메시지의 구조를 도 16을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 16은 도 10의 MM-ACK_C 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 16을 참조하면, 상기 MM-ACK_C 메시지는 상기 MAC 메시지_C를 정상적으로 수신하였음을 상기 타겟 기지국(1050)으로 통보하기 위한 메시지로서, Reserved 영역과, Number of ACK Maps 영역과, Message Type 영역과, ACK Map 영역으로 구성된다. 여기서, 상기 MM-ACK_C 메시지의 Number of ACK Maps 영역은 00으로, Message Type 영역은 00000111로, ACK Map 영역은 00000011로 표기되어 상기 MAC 메시지_C에 대한 ACK Map을 포함하고, Message Type이 7인 MAC 메시지_C, 즉 REG-RSP 메시지에 대해 성공적으로 수신하였음을 응답하는 것이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 MSS가 핸드오버함에 따라 타겟 기지국과 네트워크 재진입 동작을 수행할 경우 별도의 요구가 없이도 상기 네트워크 재진입 동작에 필요한 네트워크 재진입 정보를 상기 타겟 기지국에서 상기 MSS로 제공하여 줌으로써 네트워크 재진입 수행 시간을 최소화시킨다는 이점을 가진다. 상기 네트워크 재진입 수행 시간의 최소화는 결과적으로 핸드오버에 따른 서비스 연결 역시 최단 시간내에 수행하여 서비스 품질을 향상시킨다는 이점을 가진다. 또한, 본 발명은 상기 네트워크 재진입 정보에 대해서 별도의 응답 정보를 수신함으로 신뢰성있는 네트워크 재진입 동작을 수행할 수 있게 한다는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 타겟 기지국과의 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도
도 3은 도 2의 BW-REQ 랜덤 접속 동작을 도시한 신호 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생에 따른 네트워크 재진입 과정을 도시한 신호 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 인증 동작 스테이트 다이아그램을 개략적으로 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MAC 메시지의 헤더 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MM-ACK 메시지 송신을 위한 자원 할당 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802,16e 통신 시스템에서 MSS의 MM-ACK 메시지 송신 과정을 도시한 순서도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 MM-ACK 메시지 수신 과정을 도시한 순서도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버 발생시 네트워크 재진입 동작에 따른 MAC 메시지 재송신 과정을 도시한 신호 흐름도
도 11은 도 10의 MAC 메시지_A의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 12는 도 10의 MM-ACK_A 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 13은 도 10의 MAC 메시지_B의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 14는 도 10의 MM-ACK_B 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 15는 도 10의 MAC 메시지_C의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 16은 도 10의 MM-ACK_C 메시지의 구조를 개략적으로 도시한 도면

Claims (22)

  1. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 타겟 기지국이 상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 타겟 기지국이 상기 이동 가입자 단말기와 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하는 과정과,
    상기 네트워크 재진입 정보를 검출한 후, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 송신하는 과정과,
    상기 응답 채널 정보를 송신한 후 상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응답 요구 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 시점에 대한 응답 시점 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 응답 시점 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 업링크 서브 프레임 및 업링크 타임 슬럿에 대한 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 송신한 후, 상기 응답 시점 정보에 상응하는 시점에서 상기 이동 가입자 단말기로부터 상기 네트워크 재진입 정보 수신에 대한 응답이 수신되지 않으면, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 재송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 타겟 기지국으로 핸드오버함을 감지하면, 상기 타겟 기지국으로부터 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 수신하는 과정과,
    상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하는 과정과,
    상기 네트워크 재진입 정보를 수신한 후 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 상기 이동 가입자 단말기가 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 타겟 기지국으로 핸드오버함을 감지하면, 상기 타겟 기지국으로부터 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보를 수신하는 과정과,
    상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보와, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 수신하는 과정과,
    상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 수신한 후 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 요구 정보에 상응하게 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 응답 요구 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 시점에 대한 응답 시점 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 응답 시점 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 업링크 서브 프레임 및 업링크 타임 슬럿에 대한 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하고, 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 상기 이동 가입자 단말기로 송신하는 상기 타겟 기지국과,
    상기 네트워크 재진입 정보를 수신하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  16. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출하고, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보와 상기 검출한 네트워크 재진입 정보를 송신하는 상기 타겟 기지국과,
    상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하고, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  18. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 다수의 다운 링크 타임 슬럿들로 구성되는 다운링크 서브 프레임과 다수의 업링크 타임 슬럿들로 구성되는 업링크 서브 프레임으로 구성되는 프레임을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 다수의 인접 기지국들중 특정한 타겟 기지국으로 핸드오버할 때 네트워크 재진입을 수행하는 시스템에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기가 핸드오버함을 감지하면, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 이동 가입자 단말기의 네트워트 재진입을 위해 필요한 네트워크 재진입 정보를 검출한 후, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 검출한 네트워크 재진입 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신할 경우 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 응답할 응답 채널 정보와, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답하기를 요구하는 응답 요구 정보를 송신하는 상기 타겟 기지국과,
    상기 응답 채널 정보를 수신한 후 상기 타겟 기지국으로부터 상기 네트워크 재진입 정보와, 응답 요구 정보를 수신하고, 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였음을 상기 응답 요구 정보에 상응하게 상기 응답 채널을 통해 상기 타겟 기지국으로 응답하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 응답 요구 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 시점에 대한 응답 시점 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 응답 시점 정보는 상기 이동 가입자 단말기가 상기 네트워크 재진입 정보를 수신하였는지를 응답할 업링크 서브 프레임 및 업링크 타임 슬럿에 대한 정보임을 특징으로 하는 상기 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 타겟 기지국은 상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 송신한 후, 상기 응답 시점 정보에 상응하는 시점에서 상기 이동 가입자 단말기로부터 상기 네트워크 재진입 정보 수신에 대한 응답이 수신되지 않으면, 상기 이동 가입자 단말기로 상기 네트워크 재진입 정보 및 응답 요구 정보를 재송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 네트워트 재진입 정보는 상기 이동 가입자 단말기의 기본 용량 정보와, 고유 인증 정보 및 등록 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
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